Swift學習筆記(十七)協議

協議

Protocol(協議)用於統一方法和屬性的名稱，而不實現任何功能。協議能夠被類，枚舉，結構體實現，滿足協議要求的類，枚舉，結構體被稱爲協議的遵循者。

遵循者需要提供協議指定的成員，如屬性，方法，操作符，下標等。

協議的語法

protocol SomeProtocol {
    // 協議內容
}

在類，結構體，枚舉的名稱後加上協議名稱，中間以冒號:分隔即可實現協議；實現多個協議時，各協議之間用逗號,分隔，如下所示：

struct SomeStructure: FirstProtocol, AnotherProtocol {
    // 結構體內容
}

當某個類含有父類的同時並實現了協議，應當把父類放在所有的協議之前

class SomeClass: SomeSuperClass, FirstProtocol, AnotherProtocol {
   // 類的內容
}

屬性要求

協議能夠要求其遵循者必須含有一些特定名稱和類型的實例屬性(instance property)或類屬性 (type property)，也能夠要求屬性的(設置權限)settable和(訪問權限)gettable，但它不要求屬性是存儲型屬性(stored property)還是計算型屬性(calculate property)。

通常前置var關鍵字將屬性聲明爲變量。在屬性聲明後寫上{ get set }表示屬性爲可讀寫的。{ get }用來表示屬性爲可讀的。即使你爲可讀的屬性實現了setter方法，它也不會出錯

protocol SomeProtocol {
    var musBeSettable : Int { get set }
    var doesNotNeedToBeSettable: Int { get }
}

用類來實現協議時，使用class關鍵字來表示該屬性爲類成員；用結構體或枚舉實現協議時，則使用static關鍵字來表示：

protocol AnotherProtocol {
    static var someTypeProperty: Int { get set }
}

FullyNamed協議含有fullName屬性。因此其遵循者必須含有一個名爲fullName，類型爲String的可讀屬性

protocol FullyNamed {
    var fullName: String { get }
}

Person結構體含有一個名爲fullName的存儲型屬性，完整的遵循了協議。(若協議未被完整遵循，編譯時則會報錯)。

struct Person: FullyNamed{
    var fullName: String
}
let john = Person(fullName: "John Appleseed")
//john.fullName 爲 "John Appleseed"

Starship類將fullName實現爲只讀的計算型屬性。它的每一個實例都有一個名爲name的必備屬性和一個名爲prefix的可選屬性。 當prefix存在時，將prefix插入到name之前來爲Starship構建fullName。

class Starship: FullyNamed {
    var prefix: String?
    var name: String
    init(name: String, prefix: String? = nil ) {
        self.name = name
        self.prefix = prefix
    }
    var fullName: String {
        return (prefix != nil ? prefix! + " " : "") + name
    }
}
var ncc1701 = Starship(name: "Enterprise", prefix: "USS")
// ncc1701.fullName == "USS Enterprise"

方法要求

協議能夠要求其遵循者必備某些特定的實例方法和類方法。協議方法的聲明與普通方法聲明相似，但它不需要方法內容。

注意：協議方法支持變長參數(variadic parameter)，不支持默認參數(default parameter)。

RandomNumberGenerator協議要求其遵循者必須擁有一個名爲random，返回值類型爲Double的實例方法。

protocol RandomNumberGenerator {
    func random() -> Double
}
class LinearCongruentialGenerator: RandomNumberGenerator {
    var lastRandom = 42.0
    let m = 139968.0
    let a = 3877.0
    let c = 29573.0
    func random() -> Double {
        lastRandom = ((lastRandom * a + c) % m)
        return lastRandom / m
    }
}
let generator = LinearCongruentialGenerator()
println("Here's a random number: \(generator.random())")
// 輸出 : "Here's a random number: 0.37464991998171"
println("And another one: \(generator.random())")
// 輸出 : "And another one: 0.729023776863283"

突變方法要求   :     能在方法或函數內部改變實例類型的方法稱爲突變方法

在值類型(Value Type)中的的函數前綴加上mutating關鍵字來表示該函數允許改變該實例和其屬性的類型

注意：用class實現協議中的mutating方法時，不用寫mutating關鍵字；用結構體，枚舉實現協議中的mutating方法時，必須寫mutating關鍵字。

protocol Togglable {
    mutating func toggle()
}
enum OnOffSwitch: Togglable {
    case Off, On
    mutating func toggle() {
        switch self {
        case Off:
            self = On
        case On:
            self = Off
        }
    }
}
var lightSwitch = OnOffSwitch.Off
lightSwitch.toggle()
//lightSwitch 現在的值爲 .On

協議類型 :  協議本身不實現任何功能，但你可以將它當做類型來使用

使用場景：

①作爲函數，方法或構造器中的參數類型，返回值類型

②作爲常量，變量，屬性的類型

③作爲數組，字典或其他容器中的元素類型

協議類型應與其他類型(Int，Double，String)的寫法相同，使用駝峯式

class Dice {
    let sides: Int
//    RandomNumberGenerator爲協議
    let generator: RandomNumberGenerator
    init(sides: Int, generator: RandomNumberGenerator) {
        self.sides = sides
        self.generator = generator
    }
    func roll() -> Int {
//        generator.random()創建[0-1]區間的隨機數種子
        return Int(generator.random() * Double(sides))+1
    }
}
//類Dice的構造過程需要一個RandomNumberGenerator協議類型的形參。
var line = LinearCongruentialGenerator()
var d6 = Dice(sides: 6, generator: line)
for _ in 1...5{
    println("Randow dice roll is\(d6.roll())")
}
//輸出結果
//Random dice roll is 3
//Random dice roll is 5
//Random dice roll is 4
//Random dice roll is 5
//Random dice roll is 4

委託(代理)模式

委託是一種設計模式，它允許類或結構體將一些需要它們負責的功能交由(委託)給其他的類型。

委託模式的實現很簡單： 定義協議來封裝那些需要被委託的函數和方法，使其遵循者擁有這些被委託的函數和方法。

委託模式可以用來響應特定的動作或接收外部數據源提供的數據，而無需要知道外部數據源的類型。

DiceGame協議可以在任意含有骰子的遊戲中實現。

protocol DiceGame {
    var dice:Dice { get }
    func play()
}

DiceGameDelegate協議可以用來追蹤DiceGame的遊戲過程。

protocol DiceGameDelegate {
    func gameDidStart(game: DiceGame)
    func game(game: DiceGame, didStartNewTurnWithDiceRoll diceRoll: Int)
    func gameDidEnd(game: DiceGame)
}
class SnakesAndLadders: DiceGame {
    let finalSquare = 25
    let dice = Dice(sides: 6, generator: LinearCongruentialGenerator())
    var square = 0
    var board: [Int]
    init() {
        board = [Int](count: finalSquare + 1, repeatedValue: 0)
        board[03] = +08; board[06] = +11; board[09] = +09; board[10] = +02
        board[14] = -10; board[19] = -11; board[22] = -02; board[24] = -08
    }
    <span style="color:#cc33cc;">var delegate: DiceGameDelegate?</span>
    func play() {
        square = 0
        delegate?.gameDidStart(self)
        gameLoop: while square != finalSquare {
            let diceRoll = dice.roll()
            delegate?.game(self, didStartNewTurnWithDiceRoll: diceRoll)
            switch square + diceRoll {
            case finalSquare:
                break gameLoop
            case let newSquare where newSquare > finalSquare:
                continue gameLoop
            default:
                square += diceRoll
                square += board[square]
            }
        }
        delegate?.gameDidEnd(self)
    }
}

遊戲的初始化設置(setup)被SnakesAndLadders類的構造器(initializer)實現。所有的遊戲邏輯被轉移到了play方法中。

class DiceGameTracker: DiceGameDelegate {
    var numberOfTurns = 0
    func gameDidStart(game: DiceGame) {
        numberOfTurns = 0
        if game is SnakesAndLadders {
            println("Started a new game of Snakes and Ladders")
        }
        println("The game is using a \(game.dice.sides)-sided dice")
    }
    func game(game: DiceGame, didStartNewTurnWithDiceRoll diceRoll: Int) {
        ++numberOfTurns
        println("Rolled a \(diceRoll)")
    }
    func gameDidEnd(game: DiceGame) {
        println("The game lasted for \(numberOfTurns) turns")
    }
}
let tracker = DiceGameTracker()
let game = SnakesAndLadders()
game.delegate = tracker
game.play()
// Started a new game of Snakes and Ladders
// The game is using a 6-sided dice
// Rolled a 3
// Rolled a 5
// Rolled a 4
// Rolled a 5
// The game lasted for 4 turns”

在拓展中添加協議成員

TextRepresentable協議含有一個asText方法,如下所示：

protocol TextRepresentable {
    func asText() -> String
}
extension Dice: TextRepresentable {
    func asText() -> String {
    return "A \(sides)-sided dice"
    }
}

通過擴展的Dice類遵循TextRepresentable協議

此時Dice類型的實例可被當作TextRepresentable類型

let d12 = Dice(sides: 12,generator: LinearCongruentialGenerator())
println(d12.asText())
// 輸出 "A 12-sided dice"

同樣的SnakesAndLadders類也可以通過擴展的方式來遵循協議

extension SnakesAndLadders: TextRepresentable {
    func asText() -> String {
        return "A game of Snakes and Ladders with \(finalSquare) squares"
    }
}
println(game.asText())
// prints "A game of Snakes and Ladders with 25 squares"

通過拓展補充協議聲明

當一個類型已經實現了協議中的所有要求，卻沒有聲明時，可以通過擴展來補充協議聲明：

struct Hamster {
    var name: String
    func asText() -> String {
        return "A hamster named \(name)"
    }
}
extension Hamster: TextRepresentable {}

此時Hamster的實例可以作爲TextRepresentable類型使用

let simonTheHamster = Hamster(name: "Simon")
let somethingTextRepresentable: TextRepresentable = simonTheHamster
println(somethingTextRepresentable.asText())
// prints "A hamster named Simon"

注意：即時滿足了協議的所有要求，類型也不會自動轉變，因此你必須爲它做出明顯的協議聲明

集合中的協議類型

協議類型可以被集合使用，表示集合中的元素均爲協議類型

let things: [TextRepresentable] = [game,d12,simonTheHamster]
for thing in things {
    //thing被當做是TextRepresentable類型而不是Dice，DiceGame，Hamster等類型。因此能且僅能調用asText方法
    println(thing.asText())
}
// A game of Snakes and Ladders with 25 squares
// A 12-sided dice
// A hamster named Simon

協議的繼承

協議能夠繼承一到多個其他協議。語法與類的繼承相似，多個協議間用逗號,分隔

protocol InheritingProtocol: SomeProtocol, AnotherProtocol {
    // 協議定義
}

PrettyTextRepresentable協議繼承了TextRepresentable協議

protocol PrettyTextRepresentable: TextRepresentable {
    func asPrettyText() -> String
}
extension SnakesAndLadders: PrettyTextRepresentable {
    func asPrettyText() -> String {
        var output = asText() + ":\n"
        for index in 1...finalSquare {
            switch board[index] {
            case let ladder where ladder > 0:
                output += "▲"
            case let snake where snake < 0:
                output += "▼"
            default:
                output += "○"
            }
        }
        return output
    }
}
println(game.asPrettyText())

協議合成

一個協議可由多個協議採用protocol<SomeProtocol, AnotherProtocol>這樣的格式進行組合，稱爲協議合成(protocol composition)

協議合成並不會生成一個新協議類型，而是將多個協議合成爲一個臨時的協議，超出範圍後立即失效

protocol Named {
    var name: String { get }
}
protocol Aged {
    var age: Int { get }
}
struct Person: Named, Aged {
    var name: String
    var age: Int
}
func wishHappyBirthday(celebrator: protocol<Named, Aged>) {
    println("Happy birthday \(celebrator.name) - you're \(celebrator.age)!")
}
let birthdayPerson = Person(name: "Malcolm", age: 21)
wishHappyBirthday(birthdayPerson)
// prints "Happy birthday Malcolm - you're 21!"

檢驗協議的一致性

①is操作符用來檢查實例是否遵循了某個協議。

②as?返回一個可選值，當實例遵循協議時，返回該協議類型；否則返回nil

③as用以強制向下轉換型。

protocol HasArea {
    var area: Double { get }
}
//將area寫爲計算型屬性
class Circle: HasArea {
    let pi = 3.1415927
    var radius: Double
    var area: Double { return pi * radius * radius }
    init(radius: Double) { self.radius = radius }
}
//將area寫爲存儲型屬性
class Country: HasArea {
    var area: Double
    init(area: Double) { self.area = area }
}



class Animal {
    var legs: Int
    init(legs: Int) { self.legs = legs }
}
let objects: [AnyObject] = [
    Circle(radius: 2.0),
    Country(area: 243_610),
    Animal(legs: 4)
]

迭代判斷存放任意類型的數組objects是否實現了某協議

for object in objects {
    //通過as?操作符判斷對象是否實現了某協議
    if let objectWithArea = object as? HasArea {
        println("Area is \(objectWithArea.area)")
    } else {
        println("Something that doesn't have an area")
    }
}
// Area is 12.5663708
// Area is 243610.0
// Something that doesn't have an area

objects數組中元素的類型並不會因爲向下轉型而改變，當它們被賦值給objectWithArea時只被視爲HasArea類型，因此只有area屬性能夠被訪問。

可選協議要求

可選協議含有可選成員，其遵循者可以選擇是否實現這些成員。在協議中使用optional關鍵字作爲前綴來定義可選成員

可選協議在調用時使用可選鏈

注:可選協議只能在含有@objc前綴的協議中生效。且@objc的協議只能被類遵循

CounterDataSource協議含有incrementForCount的可選方法和fiexdIncrement的可選屬性

@objc protocol CounterDataSource {
    optional func incrementForCount(count: Int) -> Int
    optional var fixedIncrement: Int { get }
}

類Counter中含有CounterDataSource?類型的可選屬性dataSource

@objc class Counter {
    var count = 0
    var dataSource: CounterDataSource?
    func increment() {
        //由於dataSource可能爲nil，因此在dataSource後邊加上了?標記來表明只在dataSource非空時纔去調用incrementForCount`方法。
        //即使dataSource存在，但是也無法保證其是否實現了incrementForCount方法，因此在incrementForCount方法後邊也加有?標記。
        if let amount = dataSource?.incrementForCount?(count) {
            count += amount
        } else if let amount = dataSource?.fixedIncrement {
            count += amount
        }
    }
}

@objc class ThreeSource: CounterDataSource {
    let fixedIncrement = 3
    //由於協議CounterDataSource中的方法是可選的,所以協議中的方法可以不用實現
}
var counter = Counter()
counter.dataSource = ThreeSource()
for _ in 1...4 {
    counter.increment()
    println(counter.count)
}
// 3
// 6
// 9
// 12


@objc class TowardsZeroSource: CounterDataSource {
    func incrementForCount(count: Int) -> Int {
        if count == 0 {
            return 0
        } else if count < 0 {
            return 1
        } else {
            return -1
        }
    }
}
counter.count = -4
counter.dataSource = TowardsZeroSource()
for _ in 1...5 {
    counter.increment()
    println(counter.count)
}
// -3
// -2
// -1
// 0
// 0